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क्या 'परमाणु बैटरी' का युग आ रहा है?

बीटावोल्ट प्रौद्योगिकीबीजिंग स्थित एक कंपनी ने Ni-63 रेडियोआइसोटोप और डायमंड सेमीकंडक्टर (चौथी पीढ़ी सेमीकंडक्टर) मॉड्यूल का उपयोग करके परमाणु बैटरी के लघुकरण की घोषणा की है।  

परमाणु बैटरी (जिसे विभिन्न रूप से परमाणु के रूप में जाना जाता है बैटरी या रेडियोआइसोटोप बैटरी या रेडियोआइसोटोप जनरेटर या विकिरण-वोल्टाइक बैटरी या बीटावोल्टिक बैटरी) में एक बीटा-उत्सर्जक रेडियोआइसोटोप और एक अर्धचालक होता है। यह रेडियोआइसोटोप निकल-63 द्वारा उत्सर्जित बीटा कणों (या इलेक्ट्रॉनों) के अर्धचालक संक्रमण के माध्यम से बिजली उत्पन्न करता है। बीटावोल्टिक बैटरी (यानी परमाणु बैटरी जो बिजली उत्पादन के लिए Ni-63 आइसोटोप से बीटा कण उत्सर्जन का उपयोग करती है) तकनीक 1913 में पहली खोज के बाद से पांच दशकों से अधिक समय से उपलब्ध है और नियमित रूप से अंतरिक्ष क्षेत्र में अंतरिक्ष यान पेलोड को बिजली देने के लिए उपयोग की जाती है। इसका ऊर्जा घनत्व बहुत अधिक है लेकिन बिजली उत्पादन बहुत कम है। परमाणु बैटरी का मुख्य लाभ लंबे समय तक चलने वाली, पांच दशकों तक निरंतर बिजली आपूर्ति है। 

तालिका: बैटरी के प्रकार

रासायनिक बैटरी
उपकरण में संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करता है। यह मूल रूप से इलेक्ट्रोकेमिकल सेल है जिसमें तीन मूल तत्व होते हैं - एक कैथोड, एक एनोड और एक इलेक्ट्रोलाइट। रिचार्ज किया जा सकता है, विभिन्न धातुओं और इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग किया जा सकता है जैसे, बैटरी क्षारीय, निकेल मेटल हाइड्राइड (एनआईएमएच), और लिथियम आयन। इसमें कम ऊर्जा घनत्व लेकिन उच्च-शक्ति आउटपुट है।  
ईंधन बैटरी
ईंधन (अक्सर हाइड्रोजन) और ऑक्सीकरण एजेंट (अक्सर ऑक्सीजन) की रासायनिक ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करता है। यदि हाइड्रोजन ईंधन है, तो एकमात्र उत्पाद बिजली, पानी और गर्मी हैं। 
परमाणु बैटरी (भी रूप में जाना जाता है परमाणु बैटरी or रेडियोआइसोटोप बैटरी or रेडियोआइसोटोप जनरेटर या विकिरण-वोल्टाइक बैटरियां)
बिजली उत्पन्न करने के लिए रेडियोधर्मी आइसोटोप के क्षय से रेडियोआइसोटोप ऊर्जा को परिवर्तित करता है।  

बीटावोल्टिक बैटरी: एक परमाणु बैटरी जो रेडियोआइसोटोप से बीटा उत्सर्जन (इलेक्ट्रॉन) का उपयोग करती है।  

एक्स-रे-वोल्टाइक बैटरी रेडियोआइसोटोप द्वारा उत्सर्जित एक्स-रे विकिरण का उपयोग करता है। परमाणु बैटरी में उच्च ऊर्जा घनत्व होता है और यह लंबे समय तक चलती है लेकिन इसमें कम बिजली उत्पादन का नुकसान होता है। 

बीटावोल्ट प्रौद्योगिकीका वास्तविक नवाचार 10 माइक्रोन मोटाई के एकल-क्रिस्टल, चौथी पीढ़ी के हीरे अर्धचालक का विकास है। 5eV से अधिक के बड़े बैंड गैप और विकिरण प्रतिरोध के कारण हीरा उपयोग के लिए अधिक उपयुक्त है। उच्च दक्षता वाले डायमंड कन्वर्टर्स परमाणु बैटरी के निर्माण की कुंजी हैं। 63-माइक्रोन मोटाई की रेडियोआइसोटोप Ni-2 शीट दो डायमंड सेमीकंडक्टर कनवर्टर्स के बीच रखी जाती हैं। बैटरी मॉड्यूलर है जिसमें कई स्वतंत्र इकाइयाँ शामिल हैं। बैटरी की शक्ति 100 माइक्रोवाट है, वोल्टेज 3V है और आयाम 15 X 15 X 5 मिमी है3

अमेरिकी फर्म विडेट्रोनिक्स की बीटावोल्टिक बैटरी सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) सेमीकंडक्टर का उपयोग करती है। 

BV100, लघु परमाणु बैटरी, द्वारा विकसित बीटावोल्ट प्रौद्योगिकी वर्तमान में पायलट चरण में है और निकट भविष्य में बड़े पैमाने पर उत्पादन चरण में प्रवेश करने की संभावना है। इसका उपयोग एआई उपकरण, चिकित्सा उपकरण, एमईएमएस सिस्टम, उन्नत सेंसर, छोटे ड्रोन और माइक्रो-रोबोट को बिजली देने में किया जा सकता है। 

नैनोटेक्नोलॉजी और इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रगति को देखते हुए ऐसे लघु सूक्ष्म ऊर्जा स्रोत समय की मांग हैं।  

बीटावोल्ट प्रौद्योगिकी 1 में 2025 वॉट पावर वाली बैटरी लॉन्च करने की योजना है। 

संबंधित नोट पर, एक हालिया अध्ययन में अत्याधुनिक बीटावोल्टेइक की तुलना में तीन गुना अधिक बिजली उत्पादन के साथ एक नवीन एक्स-रे विकिरण-वोल्टाइक (एक्स-रे-वोल्टाइक) बैटरी की रिपोर्ट दी गई है। 

*** 

सन्दर्भ:  

  1. बीटावोल्ट टेक्नोलॉजी 2024. समाचार - बीटावोल्ट ने नागरिक उपयोग के लिए परमाणु ऊर्जा बैटरी सफलतापूर्वक विकसित की है। 8 जनवरी 2024 को पोस्ट किया गया। यहां उपलब्ध है https://www.betavolt.tech/359485-359485_645066.html 
  2. झाओ वाई., एट अल 2024. अत्यधिक पर्यावरणीय अन्वेषणों के लिए सूक्ष्म ऊर्जा स्रोतों का नया सदस्य: एक्स-रे-वोल्टाइक बैटरी। अनुप्रयुक्त ऊर्जा. खंड 353, भाग बी, 1 जनवरी 2024, 122103/डीओआई:  https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122103 

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उमेश प्रसाद
उमेश प्रसाद
विज्ञान पत्रकार | संस्थापक संपादक, साइंटिफिक यूरोपियन पत्रिका

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